石墨烯電池、鉛酸電池、鋰電池，誰會(huì)成為新國(guó)標(biāo)電動(dòng)車的選擇？如何選擇
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-06 11:23
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提起電動(dòng)車電池，大家耳熟能詳?shù)臒o外乎這三種電池，鉛酸電池、鋰電池以及近幾年比較火的石墨烯電池。那么，你認(rèn)為當(dāng)新國(guó)標(biāo)正式實(shí)施后，未來電動(dòng)車會(huì)選擇哪種電池？對(duì)于這個(gè)問題，我們先來看看每種電池的特點(diǎn)。
鉛酸電池主要由管式正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。其電極是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是比能低、使用壽命相對(duì)較短和需要經(jīng)常維護(hù)。不可否認(rèn)，以目前市場(chǎng)來看，鉛酸電池占據(jù)著主導(dǎo)地位。
一般來說，鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液四個(gè)組成部分。正極材料一般都是一些富鋰的層狀化合物，目前常見的商用正極材料主要有鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）以及三元材料（LiMnxCo1-x-yNiyO2）等。與鉛酸電池相比，鋰電池相對(duì)輕巧，攜帶方便，能量密度更高，而壽命相對(duì)要長(zhǎng)很多，但是價(jià)格更貴，穩(wěn)定性差。
所謂的石墨烯電池，可以理解為我們平時(shí)說的黑金電池，其是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。作為目前最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。同時(shí)，石墨烯聚合材料電池的重量?jī)H為傳統(tǒng)電池50%，成本將比鋰電池低77%。從性能來看，全石墨烯鋰電池充電一次，耗時(shí)也不超過10分鐘。（一般行業(yè)都是直接將電極摻雜的石墨烯的石墨基儲(chǔ)能材料直接統(tǒng)稱為石墨烯電池，并非全石墨烯）
從特點(diǎn)來看，石墨烯電池的綜合性能是最好的，但是為什么沒有成為主導(dǎo)呢？石墨烯在電池上的應(yīng)用，主要是和硅結(jié)合在電池負(fù)極里面代替原來的石墨，這樣可以提升電池的整體容量和充電速度，但性能提升效果有限。另一方面雖然目前，很多企業(yè)都推出過黑金電池，但是大多在這一領(lǐng)域處于探索的階段，而其價(jià)格又相對(duì)較高，所以這也是其得不到重大應(yīng)用的原因之一。另外，石墨烯污染較為嚴(yán)重，墨烯生產(chǎn)需要用到大量的硫酸，處理也很麻煩。簡(jiǎn)單來說，第一，價(jià)格；第二，技術(shù)；第三，處理麻煩。
我們?cè)倏葱聡?guó)標(biāo)的出臺(tái)，其對(duì)電動(dòng)自行車速度、重量等都有明確的規(guī)定，這意味著大型鉛酸電池將逐漸失去市場(chǎng)，而小型鉛酸電池短時(shí)間內(nèi)會(huì)迎來一定的發(fā)展。但隨著環(huán)保整頓的推進(jìn)，鉛酸電池還會(huì)出現(xiàn)向鋰電池過渡的情況，而鋰電車必然會(huì)迎來一波爆發(fā)期。又有人會(huì)說了，石墨烯電池呢？雖然石墨烯電池?fù)碛泻芏嚆U酸電池和鋰電池沒有的優(yōu)點(diǎn)，但是，其想成為主導(dǎo)，其技術(shù)必須得到突破性的發(fā)展。因此，我個(gè)人更看好小型鉛酸電池和鋰電池在未來新國(guó)標(biāo)電動(dòng)車上的應(yīng)用。
這其中一個(gè)機(jī)會(huì)就是這些年一直炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的石墨烯電池，現(xiàn)在，無論在美國(guó)還是在中國(guó)，其實(shí)都投入了大量的精力、人力、物力，進(jìn)行石墨烯電池的商業(yè)化探索。
比如2017年11月，三星先進(jìn)技術(shù)研究院，英文縮寫叫 SAIT，他們研制出了一種“石墨烯球”，基于這種技術(shù)，研究人員能把鋰電池的容量提高45％，充電速度提高5倍，只需要10幾分鐘就能充滿電。這項(xiàng)突破，很有希望成為下一代電池技術(shù)。
當(dāng)然，從科研突破到產(chǎn)品上市，最少也要5年，也就是說，這種“石墨烯球”技術(shù)，至少5年內(nèi)市面上還見不到。
對(duì)比摩爾定律，電池性能的提升每年大概只在3%左右。這個(gè)速度其實(shí)比起芯片的更新速度還是慢了不少，但隨著電池新技術(shù)的發(fā)展，也呈現(xiàn)出了加速發(fā)展的趨勢(shì)。
但同時(shí)，創(chuàng)業(yè)者也必須意識(shí)到電池技術(shù)研發(fā)中的困境，也就是壽命、能量密度和充電時(shí)間，這三者不容易兼顧。
原因在于，快充會(huì)破壞電池活性材料，所以導(dǎo)致壽命短。但長(zhǎng)壽命電池又一般都有比較差的能量密度。如果想要在這三者之間把握好平衡的話，就需要大量的資金密集地投入，而這往往是大公司才可以做到的。
由于鋰電池的限制性環(huán)節(jié)在于稀缺的鈷礦，因此，迫切需要尋找不含鈷，同時(shí)能提高能量密度，功率密度以及適用溫度廣的電池技術(shù)，目前石墨烯電池的商業(yè)化正在探索中，建議電池領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者密切跟蹤進(jìn)展。
